Was ist ein Feldbusabschlusswiderstand und was ist seine Funktion?
Inhalt dieses Beitrags
Was ist ein Feldbusabschlusswiderstand und was ist seine Funktion?
Der Feldbusabschlusswiderstand, auch Terminator genannt, ist eine Komponente eines Feldbussystems. Für die Prozessfeldbussysteme PROFIBUS PA und Foundation Fieldbus H1 besteht der Terminator aus einer Reihenschaltung von einem 1-µF –Kondensator und einem 100-Ω-Widerstand. Der Terminator dämpft Reflexionen am Kabelende und sorgt damit für eine gute Kommunikationsqualität. Die Hauptaufgabe des Feldbusabschlusswiderstandes jedoch besteht darin, das als Stromänderung übertragene Datensignal in eine Spannungsänderung zu transformieren, die von allen Teilnehmern detektiert werden kann. Er ist damit ein kleiner aber wesentlicher Bestandteil des Feldbussegments. Ein Terminator wird nur dann benötigt, wenn die Kabellänge mehr als 120 m beträgt.
Verschiedene Integrationsmethoden für Feldbusabschlusswiderstände
Wie werden Feldbusabschlusswiderstände in ein System integriert? Jedes Segment benötigt genau zwei Abschlusswiderstände. Diese befinden sich am Anfang und am Ende eines Segmentes. Häufig wird der Abschlusswiderstand am Anfang eines Segmentes in ein Feldbus-Stromversorgungsmodul eingebaut, sodass es an dieser Stelle keiner zusätzlichen Komponente im Leittechnikraum bedarf. Die Feldbusabschlusswiderstände im Feld am Ende eines Segmentes werden hingegen üblicherweise als eigenständige Komponente hinzugefügt, etwa im Verteilerkasten installiert.
Abschlusswiderstand für FOUNDATION Fieldbus H1 und PROFIBUS PA
Feldbusabschlusswiderstand als wesentlicher Bestandteil der Datenübertragung
Der Hauptzweck der Feldbusabschlusswiderstände besteht in ihrer Funktion als Strom-Shunt. Feldbusgeräte kommunizieren mit anderen Feldgeräten und der Steuerung über die Veränderung ihrer Gesamtstromaufnahme. Diese Strommodulation resultiert aufgrund der Abschlusswiderstände in einer proportionalen Spannungsmodulation: das Feldbussignal. Der Einsatz zu vieler (drei oder mehr) Terminatoren führt zu einer verringerten Signalstärke. Ein zusätzlicher Terminator im Segment reduziert das Signal typischerweise um 30 %. Wird kein Terminator im Segment verwendet, bewirkt dies den gegenteiligen Effekt und verursacht eine starke Zunahme der Signalstärke: diese beläuft sich auf ungefähr 70 % für jeden fehlenden Abschlusswiderstand.
Reduzierung elektrischer Reflexionen
Eine weitere Aufgabe des Feldbusabschlusswiderstandes ist die Reduzierung elektrischer Reflexionen. Reflexionen in einem Steuernetzwerk lassen sich mit Wellen in einem Schwimmbecken vergleichen. Eine Welle, die sich im Wasser ausbreitet, trifft hierbei auf Hindernisse wie beispielsweise den Beckenrand. Bei dieser Kollision wird ein Teil der Welle wieder zurück in ihre Ursprungsrichtung reflektiert. Übertragen auf ein Feldbusnetzwerk stellt hier das Kommunikationssignal solch eine Welle dar. Der Beckenrand symbolisiert eine inkorrekte Installation. Die reflektierten Signale überlagern sich mit dem ausgesendeten Signal und verzerren dieses. Sie können Probleme wie beispielsweise Rauschen oder Pegelschwankungen verursachen. Der Einsatz von je einem Feldbusabschlusswiderstand an jedem Ende des Segments hilft, den Anteil reflektierter Signale zu minimieren.
Der Terminator ist ein wichtiger Bestandteil für ein gut funktionierendes Feldbusnetzwerk. Terminatoren sind einfache und gleichzeitig kritische Komponenten der Topologie. Sie wegzulassen oder zu viele am Segment zu betreiben wird sich zweifellos negativ auf die Signalqualität auswirken.
Abonnieren Sie unseren Newsletter und erhalten Sie regelmäßig Neuigkeiten und Wissenswertes aus der Welt der Automatisierung.